A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 66. kötet, (2004) p. 103-108 AZ ÁSVÁNYI NYERSANYAGTERMELÉS FŐBB KÖRNYEZETI HATÁSAI Dr. Mang Béla egyetemi docens Miskolci Egyetem Anyagmozgatási és Logisztikai Tanszék Az emberiség fizikai létalapjainak megteremtésében fontos szerepe van a hasznositható ásványi nyersanyagok szén, szénhidrogének, ércek, nem érces ásványok, építőipari nyersanyagok (kő, kavics, homok), víz, geotermikus energia, szén-dioxid, stb.) kitermelésének, hasznosításra történő előkészítésének. Az ásványi nyersanyagok kutatása, feltárása és kitermelése során az eredeti földtani környezet bizonyos mértékben megváltozik, esetenként károsodik. A bányászati tevékenység és az ásványi nyersanyagok feldolgozása során különböző környezeti hatások -vízelvonás, fedü- és külszíni mozgások, zaj, vibráció, porképződés, kémiai szennyező anyagok (pl. SO2) - jelentkeznek. Ezért az ásványi nyersanyagok kitermelése és feldolgozása során törekedni kell a káros környezeti hatások minimalizálására, a tevékenység befejezése utáni lehető legmagasabb szintű rekultivációra, az érintett területek újrahasznosításának megteremtésére. A Föld népességének növekedése, a civilizáció és a technikai fejlődés által megkívánt energia és nyersanyag igény növekedése az ásványi nyersanyagok iránti igényt folyamatosan és jelentős mértékben növeli. A világ ásványi nyersanyag igénye, a bányászat termelése az utóbbi 30 évben évi 2-2,5 %-kal növekedett. Napjainkban az energiahordozó főbb nyersanyagok (kőszén, barnaszén, kőolaj, földgáz) évi termelése meghaladja a 8 milliárd (10 9 ) tonnát, a bányászat által évente megmozgatott összes ásvány-kőzet mennyisége - beleértve a külfejtésekben letakarított meddő mennyiségét is - az évi 100 milliárd tonnát. [1] 15
Mang B. A hazai ásványi nyersanyagtermelés az utóbbi öt évben összesen 27 %-kal, évi 5-5,5 %-kal emelkedett. Több ásványi nyersanyag (lignit, építőipari nyersanyagok, nemfémes ásványok, szénhidrogének, víz, geotermikus energia) vonatkozásában hosszabb távon is jelentős termeléssel számolhatunk. Mivel a bányászati termelés és az ásványi nyersanyagok előkészítése, szállítása, feldolgozásra elkerülhetetlenül bizonyos környezeti hatásokat okoz, célszerű ezeket a környezeti hatásokat összefoglalni. [2, 3] A geológiai kutatás során egy-egy kutató fúrás 5-10 ezer m 2 terület igénybevételét jelenti, az úttal való megközelítés, a berendezések telepítése, a fúrási alapok kialakítása céljából. A fúrási berendezések (motorok, emelőmű, csőmozgatás) üzeme során 100 m-es nagyságrendű körzetben 60-80 db zajhatás jelentkezik. Levegőszennyezést, porterhelést a robbanómotorok működtetése okoz. Veszélyes anyag kerülhet a környezetbe a fúrási iszap maradékából (nehézfémtartalom), illetőleg a gépekből elfolyó olaj szennyezi a talajt. Kutató fúrások befejezése után teljes rekultiváció történhet, szénhidrogén termelő kutak esetében viszont a termelés teljes idején jelentkeznek a környezeti hatások. A termelés befejezése után elvileg teljes rekultiváció (hulladék elszállítása, iszapgödrök betemetése, területrendezés, az utak felszámolása) lehetséges. A víz- és hévízteremlés elsődleges hatásaként a talaj-, ill. rétegvízszintcsökkenés, a depressziós tér kialakulása jelentkezik. Hosszú idejű, nagy mennyiséget érintő kitermelés közvetlen hatásaként a depresszió 10-100 km 2 - es területet is érinthet, közvetett hatásként felszínsüllyedés jelenik meg. Hévíztermelés során az elhasznált", lehűlt víz ásványi anyag (só) tartalma az élővizek minőségét károsítja, a sótartalom, a természetes hőmérsékletet növelő hatás ökológiai károkat okozhat. Az ökológiai hatások kivédése céljából hűtőtárolók kialakítása, a sótalanítás jelentős területet, ill. költséget igényel. A szénhidrogén (kőolaj, földgáz) termelés a fúráshoz hasonló területigényt jelent, hibátlan üzemvitel mellett minimális zajhatással jár. Levegőszennyezést bizonyos gázok elégetése (C0 2 ), az üzemelő motorok emissziója (NO x, CO) jelent. Talajszennyezést a felszínre hozott rétegvizek (só, metanol, hőtartalom), a berendezések működtetésénél használt anyagok (mosóvíz, iszap, vegyszerek stb.) jelentenek. A szénhidrogén kutatás, ill. termelés során számottevő (több száz, ill. ezer m 3 ) iszap mennyiség használódik fel, ennek, illetőleg maradékainak ideiglenesátmeneti, a veszélyes hulladék végleges tárolása jelentős környezetvédelmi feladat. A külfejtéses szénbányászat során a termeléssel érintett viszonylag nagy területen (10-50 km 2 ) minden korábbi hasznosítási formát meg kell szüntetni, a kitermelés területéről a fedőrétegeket el kell távolítani, letakarítani. Ä külfejtési területről a felszíni vízfolyásokat át kell helyezni, a művelést megelőzően a fedü 16
Az ásványi nyersanyagtermelés főbb környezeti hatásai víztárolórétegeket és művelésre tervezett telepeket vízteleníteni, a fekü rétegeket feszültségmentesíteni. Az ún. elővíztelenítés, illetőleg a folyamatos vízemelés depressziós hatása adott esetben több száz km 2 -es területet is érinthet. A víztelenítés, az évtizedekig tartó vízemelés az egész környék vízháztartását érinti. A vízelvonás közvetett hatása a depressziós tér területen külszíni süllyedést, esetlegesen a külszíni objektumok mozgását okozza. A felszínen és a talajban a területen dolgozó gépek - elsősorban az olaj elfolyása és a gépek mosása következtében - okoznak környezetszennyezést. A nagy teljesítményű gépek (jövesztő-rakodó-szállító) zajhatása korlátozott távolságban jelentkezik, a robbantásos jövesztés azonban jelentősebb hangszeizmikus- és repeszhatást válthat ki. Levegőszenyezést a dízelmotorok üzeme és a robbantásnál felszabaduló nitrózus gázok okozhatnak. Különösen mély külfejtéseknél jelentkezhet szellőztetési probléma. Másik légszennyező tényező a jövesztésnél-rakodásnálszellőztetésnél fellépő porképződés. Védekezés locsolással, egyes berendezések burkolásával, a sebesség csökkentésével lehetséges. Veszélyes anyag viszonylag kevés keletkezik, elsősorban a gépi berendezések üzemvitele során. (Pl. olaj elfolyás) A külső hányó, a maradék-gödör, illetőleg az üzemi területek (több tíz km 2 ) rekultivációja jelentős feladat. A müvelés befejezése után technikai, majd biológiai rekultivációval az érintett területeket termőképes állapotba kell hozni. A mélyműveléses szénbányászat közvetlen környezeti hatásai főképp az igénybevett üzemterületen jelentkeznek. A vízelvonás elsődlegesen fedü-, ill. feküvíz veszélyes területen jelentkezik, a vízszennyezés, ill. vízminőség változás a gépek működtetése során keletkezett szennyeződéstől. (Olajfolyás, akkumulátor maradvány stb.) A fejtési üregek omlasztásos felhagyása következtében jelentős fedü-, ill. külszíni mozgás jelentkezik, az adott területen található objektumokat veszélyeztetve. Levegőszennyezés, zaj-por-vibráció elsősorban a földalatti munkahelyeken jelentkezik. A külszíni műhelyek, berendezések (pl. ventillátorok, szállítórendszerek) zaja 300-500 méteres távolságon túl nem jelent számottevő zavaró hatást. A külszíni meddőhányók éghető anyagaiból zavaró hatású gázfejlődés (S0 2, CO) jelentkezhet. A földalatti szénbányászat munkahelyeit, az ott dolgozókat adott esetben természeti, ill. bányászati veszélyek (víz, gáz, sujtólég, szénporrobbanás, kőzet- és gázkitörés, por-szilikózis, kőzetomlás stb.) fenyegetik. A szénelőkészítés során vízszennyezés, vízminőség változás, felszín és talajszennyeződés, zaj-, vibráció, levegőszennyezés, porterhelés és sugárzás is jelentkezhet. 17
Mang B. Az elökészítőműből szilárd anyag a meddőhányóra, finom meddőanyag a zagytározóba kerül, ezek általában nem veszélyes anyagok. A minimális éghető anyag, illetőleg általában a magas agyag tartalom miatt öngyulladás, felületi porzás nem jelentkezik. Veszélyes anyag csak az üzemeltetéssel kapcsolatos technikai anyagokból (olajos hulladék, vegyszermaradék) keletkezik. Az ércbányászatban a természeti állapot megváltoztatása következtében a földalatti szénbányászathoz hasonló hatások jelentkeznek. (Fedü- és külszínmozgás, zaj, vibráció, por-szilikózis, kőzetomlás, bányaüzemi terület igénybevétele.) Az ércbányászat és előkészítés a vízszennyezés, vízminőség változásai vonatkozásában különösen az ún. színes ércek, a szulfidos kőzetek miatt azonban jelentős környezet károsító hatásokat jelent. A bányászat és az ércelőkészítés során a szulfidos ásványok bomlása következtében nagy oldott anyag tartalmú savas vizek keletkeznek (az oldott anyag tartalom 7000-10000 mg/l is lehet), a fém ion és vegyszer tartalom miatt a bánya(előkészítő)vizek koncentrált környezetszennyezési forrást jelentenek. A fém szennyezés még víztisztítást követően is a felszíni vizekbe juthat, esetleges üzemzavar esetén magas koncentrációban. Veszélyes anyag-hulladék jelentős mennyiségben (szulfidos ásványok, illetőleg fémek: Pb, Zn, Cu, nehézfémek) a meddőhányóra, zagytározóba kerül, az üzemelő bányából igen agresszív (ph 2,2-2,5, 7000-10000 mg/l össz oldott anyag, 500-700 mg/l oldott fémtartalom) bányavíz távozik, majd a termelés beszüntetése után is savas víz 4,2-4,6 ph-val, és számottevő fém (Cd, Zn, Mn, Cu, Fe, Pb) tartalommal. A flotációs dúsítás során, ill. után vegyszerek kerülnek a zagytározóba, a bánya és előkészítő üzeme során a szokásos veszélyes hulladékok (olaj, akkumulátor) is keletkeznek. Az uránércbányászat és előkészítés során egyrészt a szokásos bányászati környezeti hatások (a temészeti állapot megváltoztatása, vízelvonás, vízszintváltozás, fedü- és külszíni mozgás, omlásveszély, zaj, vibráció, porterhelés stb.), másrészt az uránérc, a sugárzó anyagok speciális hatásai jelentkeznek. A földalatti termelés során keletkező bányavíz 800-1500 (ig/1 urán és 2.\0' a Bq/cm 3 rádium tartalmú, ennek nagyobb részét az ércdúsításnál felhasználják, ill. sugármentesítik. A felhagyobb bányaterekben a víz oldott urán tartalma 5000-6000 pg/1, ebből az uránt ioncserélős módszerrel kivonják, a tisztított víz már nem szennyező. Az ércdúsító üzem zagyterei, azok környezeti hatása jelenti a nagyobb környezeti veszélyt, a talaj, illetőleg a talaj- és rétegvizek szennyezése során. A rekultiváció legfontosabb feladata ezen hatások minimálisra csökkentése. Levegőszennyezés egyrészt a bányatérségekben jelentkezik, az érc aprózódása során felszabaduló radon emanáció, illetőleg radioaktív por 18
Az ásványi nyersanyagtermelés főbb környezeti hatásai formájában. A külszíni szállítás, az aprítás, osztályozás is jelentős porképződéssel jár, az előkészítő kéményein uránkoncentrátum por kerül a légtérbe. A perkolációs terek, meddőhányók területéről is radon kerül a légtérbe. Utóbbi hatások a légtérben, a talajon és a felszíni vizekben is megjelennek, bár viszonylag gyors és jelentős lebomlás, hígulás jelentkezik. A sugárzó anyagok mellett az ércdúsítás során jelentős hatású kémiai anyagokat (kénsav, sósav, mész, ioncserélő gyanták stb.) is felhasználnak, ezek a rendszerbe kerülnek, maradékaik a zagytározóba. Ezek nagy tömegben veszélyes anyagnak minősülnek, mellettük a szokásos bányászati és ércelőkészítési üzemvitel során is megjelennek veszélyes anyagok (olaj, akkumulátor stb.). A rekultiváció egyrészt a szokásos bányászati felszámolás feladatait jelenti, másrészt az igen fontos és viszonylag hosszabb távú és nagy gondosságú feladatokat: a zagytározók és perkolációs terek területének rekultivációját, a még hosszú ideig jelentkező bányavizek megtisztítását (sugármentesítését), a talaj, a felszíni és rétegvizek megóvását a radioaktív és kémiai szennyeződésektől. A bauxitbányászat és timföldgyártás környezeti hatásai egyrészt a szokásos bányászati környezeti hatásokat (természeti állapot megváltoztatása, fedüés külszínmozgás, omlásveszély, zaj-vibráció-por-szilikózis, külszíni szállítás por és zajhatása stb.) jelentik, másrészt két jelentős speciális környezeti hatást. A hazai bauxit előfordulások többsége a Dunántúli Magyar Középhegység karszt feküjére települt, a fekü karszt víztároló közelében folyik a bányászati tevékenység. A bányászati tevékenység biztonsága a vízveszély mértékétől alapvetően függ, a hagyományos technika eredményes alkalmazása is vízmentes, száraz" munkahelyeket igényel. A víz elleni biztonság és karsztvízszint magassága-mélysége szorosan összefügg, a vízemelés (vízvédelem) és a környezeti hatások kapcsolata igen szoros. A szokásos" bányászati szennyező anyagoktól (olaj, sav) is gondosan védeni kell a karsztos területeket. A bauxit előkészítés, a timföldgyártás maradék anyaga a kilugzási folyamat végén keletkező vas-oxidban dús, nátrium-alumínium-hidroszilikátot tartalmazó vörösiszap veszélyes hulladék. A bányászati területek, meddőhányók és külfejtési maradék-gödrök rekultivációja a szokásos megoldásokkal lehetséges, a veszélyes hulladék tárolók (iszaptavak) hatástalanítása és rekultivációja különleges feladat. A kőbányászatban általában hegy-típusú előfordulásokat müveinek, ezért a természeti környezetbe való beavatkozás nem jelentős, viszont feltűnő és nagyobb távolságból is látható. A zaj, vibráció és repeszhatás a robbantásos technológia következtében viszonylag jelentős, a porterhelés is feltűnő lehet, bár a kőzetek anyagából általában inert por keletkezik. 19
Mang B. A meddőhányó nem számottevő, veszélyes hulladék csak a szokásos üzemvitel során (olaj, akkumulátor) keletkezik. A rekultiváció viszonylag egyszerű, technikai feladat inkább a meredek rézsűkön a növényzet telepítés feltételeinek megteremtése. A kavics és homokbányászat során általában sík területi felszín közeli előfordulásokat müveinek, az igénybevett területen a külfejtésekhez hasonlóan az eredeti állapot teljesen megváltozik, nagyrészt a talajvízszint alatti vagyont termelik ki, viszonylag kis (max. 20-30 m) mélységig. A termelési tevékenység önmagában nem jelent számottevő környezeti szennyezést. Zajhatást a szokásos földmunka és kotrógépek, illetőleg a törő, osztályozó rendszer működése okoz viszonylag kis (300-500 m) távolságig. Veszélyes hulladék az üzem- és kenőanyagok hulladéka, akkumulátor veszteség. A rekultiváció során a bányaüreg visszatöltése csak kisebb részben valósul meg, feladat a keletkező tó (vízfelület) vízminőségének megóvása. A bányászati tevékenység a természeti környezetet viszonylag jelentősen módosítja. Külfejtéses, külszíni tevékenységnél a felszíni, ill. fedü kőzetek letakarítása, mélymüvelés esetén a fedü, ill. külszín süllyedése, az előzetes vízszintsüllyesztés, ill. folyamatos vízemelés, korlátozott területen zaj, por, szeizmikus hatások, az ércbányászat (szulfát tartalmú ércek) esetén erős kémiai hatású anyagok (vizek) keletkezése, sugárzó anyagok megjelenése stb., mind-mind olyan tényező, ill. hatás, aminek megszüntetése körültekintő tevékenységgel, magas szintű technikai felkészültséggel és jelentős költséggel és esetenként csak korlátozott mértékben lehetséges. Ezért igen fontos, hogy új termelő egységek telepítését megelőzően környezeti hatástanulmányokkal mérjük fel a nyersanyag termelő tevékenység adott helyen várható hatásait és a termelést a hatások minimális szintre való szorítása mellett végezzük. Fontos feladat a környezet kímélő bányászati rendszerek és technológiák (pl. fúrólyukas, ill. kombinált) alkalmazása, a termelő tevékenység befejezése után az előírt rekultivációs feladatok maradéktalan végrehajtása. 20
Az ásványi nyersanyagtermelés főbb környezeti hatásai Irodalom [1] Kovács Ferenc: Világtendenciák az ásványi nyersanyag termelésben. Bányászati és Kohászati Lapok Bányászat 2003. 4. szám K. 32- K.36. old. [2] Cser László - Mang Béla - Kósi Kálmán - Dorgai László - Holéczy Gézáné - Kovács Ferenc Cselényi József Farkas Kornél Kékesi Tamás Lukács János: A környezetvédelmi ipar hazai helyzete c. tanulmány. Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztika és Gyártástechnikai Intézet. Miskolc 1996. március. [3] Kovács Ferenc - Böhm József - Buócz Zoltán - Csöke Barnabás - Jambrik Rozália - Patvaros József: Az ásványi nyersanyagtermelés és előkészítés környezeti hatásai. Oktatási segédlet. Miskolc, 1996. 21